淺析計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究

摘要：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)為整個(gè)機(jī)械制造事業(yè)發(fā)展帶來(lái)了新的方向，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)可以加強(qiáng)一般產(chǎn)品的設(shè)計(jì)精度，能夠在整個(gè)設(shè)計(jì)周期上節(jié)約成本和時(shí)間，在機(jī)械制造中設(shè)計(jì)出來(lái)實(shí)用和安全的產(chǎn)品。本文通過(guò)對(duì)現(xiàn)階段計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的發(fā)展的現(xiàn)狀進(jìn)行研究，認(rèn)真研究計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的重要性，并通過(guò)逆向工程技術(shù)中 CAD的應(yīng)用、汽車(chē)覆蓋件模具的設(shè)計(jì)為研究重點(diǎn)，總結(jié)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)在機(jī)械設(shè)計(jì)中運(yùn)用的程度，并提出相關(guān)建設(shè)性意見(jiàn)。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)；CAD的應(yīng)用；機(jī)械設(shè)計(jì)；研究

引言

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)在我國(guó)主要是引用了計(jì)算機(jī)的計(jì)算精準(zhǔn)與圖形良好的處理能力，對(duì)工作人員的工作起到輔助和幫助的作用，技術(shù)人員應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助來(lái)進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)，協(xié)助工程技術(shù)人員，對(duì)產(chǎn)品或者工程進(jìn)行設(shè)計(jì)、分析，達(dá)到預(yù)期的效果。我國(guó)機(jī)械制造引用了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)（CAD），計(jì)算機(jī)和通訊業(yè)務(wù)飛速發(fā)展，CAD 技術(shù)也在不斷的完善，譬如上世紀(jì)出現(xiàn)的集成電路和微處理器， CAD技術(shù)應(yīng)用在我國(guó)大中小企業(yè)中廣泛推廣，并相繼應(yīng)用到飛機(jī)、汽車(chē)到服裝、建筑、出版等行業(yè)都在不斷的引用 CAD 技術(shù)。目前，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)已在機(jī)械制造業(yè)得到廣泛應(yīng)用，而且現(xiàn)在的 CAD 應(yīng)用系統(tǒng)可以將機(jī)械設(shè)計(jì)中的繪圖、分析、數(shù)據(jù)處理、仿真、加工修改等一系列環(huán)節(jié)集于一身，大大縮短了設(shè)計(jì)時(shí)間，提高了設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量，降低了生產(chǎn)成本與制造周期。CAD的設(shè)計(jì)和輔助軟件很多種類(lèi)，主要有ParametricTechnology 公司推出的Pro/Engineer 產(chǎn)品，主要占據(jù)了計(jì)算機(jī)三維市場(chǎng)，引領(lǐng)著CAD 技術(shù)的新潮流。并把這一技術(shù)運(yùn)用到制圖、設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)處理、仿真、加工修改等技術(shù)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，提高了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)效率與設(shè)計(jì)質(zhì)量。

1.計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)應(yīng)用的重要性

機(jī)械設(shè)計(jì)是對(duì)機(jī)械的工作原理、結(jié)構(gòu)、剛度和強(qiáng)度、各個(gè)零部件的材料和形狀尺寸、以及潤(rùn)滑方法、力和能量的傳遞方式等進(jìn)行分析、構(gòu)思和計(jì)算，并將其形成具體的描述以作為機(jī)械制造依據(jù)的工作過(guò)程。這是一個(gè)應(yīng)用的具體過(guò)程，這一過(guò)程需要我們進(jìn)行全方位的思維操作，能夠很好地將計(jì)算機(jī)和機(jī)械設(shè)計(jì)相互連接起來(lái)，最終能夠設(shè)計(jì)出來(lái)良好的產(chǎn)品。機(jī)械設(shè)計(jì)整過(guò)流程都將采用計(jì)算機(jī)來(lái)輔助設(shè)計(jì)。圖形的編輯、修改，大量數(shù)據(jù)的計(jì)算和比較，對(duì)零部件動(dòng)力、強(qiáng)度等方面的精確測(cè)試，這些技術(shù)環(huán)節(jié)都是需要計(jì)算機(jī)來(lái)輔助的。傳統(tǒng)的這些工作流程都由計(jì)算機(jī)來(lái)完成，同時(shí)操作者可以充分利用計(jì)算機(jī)的功能，根據(jù)圖紙，在計(jì)算機(jī)上制造一個(gè)模擬樣機(jī)，對(duì)它的工作性能、受力情況、熱度等各方面進(jìn)行驗(yàn)證，并根據(jù)實(shí)際情況記性修改，最終達(dá)到產(chǎn)品的要求。計(jì)算機(jī)在進(jìn)行大力的推廣，計(jì)算機(jī)在機(jī)械設(shè)中的地位越來(lái)越重要，各個(gè)方面都涉及計(jì)算機(jī)知識(shí)，它在提高機(jī)械設(shè)計(jì)的質(zhì)量和轉(zhuǎn)化為實(shí)際制造的效率方面，起到不可或缺的作用。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)的必然發(fā)展結(jié)果，結(jié)合了多種學(xué)科理論知識(shí)。

2.逆向工程中CAD的應(yīng)用

逆向工程是一種消化、吸收先進(jìn)設(shè)計(jì)的重要手段。技術(shù)的自主研發(fā)固然重要，但研發(fā)成本卻是相當(dāng)高昂的，而且研發(fā)過(guò)程還受到科技人員的素質(zhì)、國(guó)家財(cái)政的投入、現(xiàn)有條件等各方面因素的影響，因而一項(xiàng)新技術(shù)的產(chǎn)生通常需要幾年甚至十幾年的時(shí)間，這對(duì)于技術(shù)條件及設(shè)備相對(duì)落后的發(fā)展中國(guó)家而言是不可想象的。因而，充分利用他國(guó)的科技成果，在消化、吸收的基礎(chǔ)上再進(jìn)行創(chuàng)新不失為一種加快科技發(fā)展的重要手段。逆向工程就是在只有產(chǎn)品或?qū)嵨锬Ｐ偷臈l件下，在了解產(chǎn)品原設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，逆向重構(gòu)產(chǎn)品零部件的 CAD 模型，一定要達(dá)到創(chuàng)新的效果。以前的“逆向工程”技術(shù)的研究和應(yīng)用都集中在實(shí)物方面，即在拆解原有產(chǎn)品的過(guò)程中，重建產(chǎn)品實(shí)物模型，以實(shí)現(xiàn)新產(chǎn)品的制造。隨著現(xiàn)在機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展，可以通過(guò)坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備、通用的CAD軟件等方法，把實(shí)物樣件轉(zhuǎn)化為 CAD模型，綜合利用 CAM（計(jì)算機(jī)輔助制造）、CIMS（計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)） 等技術(shù)對(duì)其進(jìn)行處理和再設(shè)計(jì)。

3. 汽車(chē)覆蓋件模具設(shè)計(jì)中的 CAD 應(yīng)用

應(yīng)盡量在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)排除這些問(wèn)題。汽車(chē)覆蓋件模具的設(shè)計(jì)過(guò)程一般包括：根據(jù)市

場(chǎng)需求進(jìn)行模具概念設(shè)計(jì)；對(duì)模具的結(jié)構(gòu)、熱度、工藝問(wèn)題等進(jìn)行分析并畫(huà)出圖紙；根據(jù)圖紙進(jìn)行 CAD模具結(jié)構(gòu)造型設(shè)計(jì)；將 CAD 造型鑄造為實(shí)物，如有矛盾或不當(dāng)之處，再返回 CAD 設(shè)計(jì)。CAD 造型設(shè)計(jì)是整個(gè)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，這些問(wèn)題有可能影響到汽車(chē)生產(chǎn)， 所以CAD模型設(shè)計(jì)一定要精確到位。譬如：在汽車(chē)車(chē)門(mén)上做一些最基本的設(shè)計(jì)，首先需要獲得車(chē)門(mén)零件的幾何模型，然后運(yùn)用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)對(duì)零件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，再使用特定的測(cè)量方法采集數(shù)據(jù)，運(yùn)用相關(guān)測(cè)量設(shè)備對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，最后再利用 Pro/Engineer 軟件進(jìn)行模型重建，通過(guò)Pro/Engineer 的模具設(shè)計(jì)及數(shù)控加工功能，迅速完成汽車(chē)車(chē)門(mén)的模具設(shè)計(jì)及零件的 NC加工。

4.結(jié)語(yǔ)

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)可以保證機(jī)械制造過(guò)程中的精確性、能夠較容易的處理好機(jī)械設(shè)計(jì)中的大數(shù)據(jù)、繪制復(fù)雜圖形等等相關(guān)方面發(fā)揮重要的作用，但這些計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的技術(shù)大都產(chǎn)自歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家，我國(guó)自主產(chǎn)權(quán)很少，對(duì)引起來(lái)的先進(jìn)技術(shù)并沒(méi)有很好地運(yùn)用，我國(guó)機(jī)械行業(yè)與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的水平還有一定差距，例如：在我國(guó)礦山機(jī)械應(yīng)用中就存在一定問(wèn)題，我國(guó)的輸送機(jī)特性研究只有理論，并沒(méi)有一整套的設(shè)計(jì)方案。因而，我們主要自主發(fā)展計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)為目的，為我國(guó)的機(jī)械設(shè)計(jì)整體發(fā)展提供主導(dǎo)技術(shù)，讓我國(guó)機(jī)械行業(yè)健康發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)介：李麗（1982.06.05-），女，山東壽光人，畢業(yè)于西安科技大學(xué)，機(jī)械系老師，研究生，研究方向：計(jì)算機(jī)輔助工程分析。